刘川
,
张建勋
,
张林杰
材料热处理学报
焊接温度场数值模拟准确性是焊接应力变形数值的前提.二维模型由于其计算效率高是焊接过程有限元数值模拟的常用模型.然而,三维热源转变为施加在二维平面上的热源需要进行修正.本文提出基于焊缝几何形状的用于二维焊接温度场模拟的热源模型,根据焊缝几何形状来计算热源作用体积,并考虑了焊接移动热源对二维平面的作用,采用高斯分布函数来表征热源在时间上的变化.采用该热源模型对不锈钢板多道对接焊和p91管对接焊的温度场模拟,模拟结果和试验结果符合较好.
关键词:
焊接
,
有限元
,
温度模拟
,
热源模型
,
焊缝
张华
,
林三宝
,
吴林
,
冯吉才
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2004.06.013
针对5 mm厚AZ31镁合金搅拌摩擦焊接过程进行三维有限元传热分析,并推导搅拌摩擦焊接(FSW)产热的数学模型,计算FSW过程不同时刻和不同位置温度分布.计算结果表明:起焊时有一个预热作用,预热对搅拌摩擦焊接过程有利;搅拌摩擦焊接过程中准稳态时最高温度为460℃左右,低于镁合金的熔化温度,属于固相连接.温度场测量结果显示:计算结果与测量结果较吻合,说明温度场模型的建立基本符合搅拌摩擦焊接过程.
关键词:
搅拌摩擦焊
,
AZ31镁合金
,
热源模型
,
有限元
占焕校
,
王勇
,
韩涛
,
李同道
材料热处理学报
doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2007.06.036
针对宽带激光表面强化过程,建立了激光宽带热源理论模型.基于有限元软件SYSWELD进行了激光熔凝数值模拟,将模拟计算得到的光斑作用区形貌尺度、三维瞬态温度场分布和热循环曲线进行了对比与分析.42CrMo板材表面激光宽带熔凝的试验验证表明,宽带热源模型得到的热源光斑及"平底锅"状熔凝区截面与实际相符合,熔凝区截面尺寸和试验结果一致,可以获得沿激光扫描方向合理的瞬态熔池分布,试验测定的热循环曲线与模拟值逼近.激光光斑辐照作用使得工件表面经历了一个急剧加热、快速冷却的过程,同已有的其它热源模型相比较,使用宽带热源模型计算得到结果更符合实际,可以准确地模拟激光宽带加工过程.
关键词:
热源模型
,
激光熔凝
,
热循环
,
有限元
李岩
,
冯妍卉
,
张欣欣
,
武传松
工程热物理学报
本文建立了描述等离子弧焊接熔池相变传热与流动的三维数理模型，考虑表面张力、电磁力和浮升力的作用，并针对等离子弧焊接特点，改进组合式体积热源模型，上部采用双椭球热源，下部采用圆锥体热源。重点分析了焊接熔池形状和温度场的演变过程，熔合线的模拟形状与实验焊缝吻合，较好地呈现了焊缝的凸起和熔池宽度，验证了数学模型和热源模型的正确性。本文还进一步开展了焊接功率和焊接速度的影响分析。研究结果表明，流动对焊缝形状的影响不容忽略，而表面张力在三个流动驱动力中占主导地位；焊接功率越大，焊接速度越小，越有利于焊件焊透，数值模拟得到优化的焊接功率和速度有益于实际焊接生产质量及效率。
关键词:
等离子弧
,
焊接
,
热源模型
,
表面张力
,
熔池
李岩
,
冯妍卉
,
张欣欣
,
武传松
工程热物理学报
本文建立了考虑穿孔效应的等离子弧焊接传热与流动的三维数学模型.在该模型中,开发出一种新颖的随小孔连动的热源模型,即能量密度仿照实际的焊接热物理过程随小孔增长而动态变化,有效地表征了热量沿厚度方向传输过程.同时应用体积流函数(VOF)方法追踪小孔界面,将小孔深度作为热源参数调控热源分布,实现了穿孔过程与熔池内传热及流动的动态耦合.针对实验工况,数值求解了穿孔焊接过程中动态热量传输和相应的焊接温度场,并考察了小孔界面及其周围熔融金属流动的演变过程;焊接熔池形状尺寸和焊件穿孔时间的计算值与实验数据吻合较好,验证了本文模型的正确性.
关键词:
热源模型
,
熔体流动
,
体积流函数
,
小孔
,
等离子弧焊接
武传松
,
王怀刚
,
张明贤
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2006.03.015
根据小孔等离子弧焊接的工艺特点,考虑等离子弧对熔池的"挖掘"作用,提出了一种新的焊接热源模型(TPAW),以描述和反映等离子弧作用下"倒喇叭"状焊缝横断面的特点以及等离子弧热流沿工件厚度方向的分布.在此基础上,对小孔等离子弧焊接热场进行了有限元计算,分析了引弧后熔池及周围温度场的瞬时演变过程.计算出的小孔等离子弧焊缝形状与实验结果基本吻合,达到准稳态的时间与实验测试值一致.
关键词:
小孔等离子弧焊接
,
热源模型
,
热场
,
有限元分析
胥国祥
,
武传松
,
秦国梁
,
王旭友
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00174
从宏观传热学出发,综合考虑焊缝横断面形状特点及接头形式对焊接热流的影响,建立了适用的T型接头激光+GMAW复合热源焊的组合式热源模型.利用双椭球体热源模型描述电弧热流和熔滴热焓,采用热流峰值指数递增-锥体热源模型表征激光热输入,并通过坐标系转换的方法旋转热源模型,以考虑焊枪倾斜对焊接热流分布的影响,推导出适用于T型接头复合焊的热源模型表达公式,从而简化了T型接头焊接数值模拟中的模型加载过程.将所建立的模型用于不同焊接条件下铝合金T型接头激光+GMAW单侧双面焊接焊缝形状和尺寸的模拟计算,计算结果与实验结果吻合较好,从而证明了模型的准确性和适用性；利用该模型计算了铝合金T型接头复合焊近缝区不同位置的热循环曲线,分析了铝合金T型接头复合焊热循环特征,为其组织和性能的预测奠定了基础.
关键词:
铝合金
,
T型接头
,
复合焊
,
热源模型
,
数值模拟
杨澍
材料开发与应用
基于高频感应加热涡流分布及透入深度的特点,为模拟钢板高频电磁感应加热成形的温度场,提高数值模拟计算精度,结合电磁感应加热头的形状尺寸,建立了一种用于模拟电磁感应加热成形的热源模型.模型建立过程中,对其能量分布给出了明确的热流表达式,利用有限元方法分析了电磁感应加热成形的热源模型的有效性.结果表明,利用该热源模型分析的温度场结果与试验结果吻合良好.高频电磁感应加热的峰值温度位于感应加热头作用区域,随着输出功率或感应加热时间的增加,峰值温度增加.
关键词:
高频感应加热
,
热源模型
,
数值模拟
李兴霞
,
王红玉
,
张建勋
稀有金属材料与工程
针对激光深熔焊特点,采用均匀体热源模型、双椭球热源模型和组合热源模型,对TC4钛合金CO2激光深熔焊的焊缝形貌和残余应力进行了数值与实验研究.结果表明:在进行激光焊缝形貌与残余应力计算中,须根据激光焊接线能量选择激光热源模型,由此提出了均匀热源模型适合较大线能量,双椭球热源模型适合中等线能量,而组合热源模型适合较小线能量选择原则.组合热源模型和双椭球热源模型均能体现热输入随深度的递减变化,熔池轮廓呈现“圆锥”形和“钉子”形,均匀体热源的上下表面的残余应力分布基本一致,而双椭球热源和组合热源模型的下表面残余应力明显低于上表面.
关键词:
激光焊接
,
热源模型
,
钛合金
谷京晨
,
童莉葛
,
黎磊
,
王立
,
尹少武
,
白世武
材料导报
热源模型是焊接过程数值模拟的基础,其选择直接影响模拟结果的准确性.综述了焊接数值模拟热源模型的研究进展,着重分析了Rosenthal-Rykalin热源、平面高斯热源、双椭圆热源、均匀体热源、半球状热源、旋转高斯体热源、双椭球热源和组合热源的应用现状,最后总结了热源模型的选用原则.最后指出,建立更精确的三维热源模型,从而分析焊接熔池的熔化与凝固过程,已成为焊接数值模拟热源模型的发展方向.
关键词:
焊接
,
数值模拟
,
热源模型
